离散时间系统的输入输出描述的编程实现.doc

课程设计任务书学生姓名： 专业班级：电信1306班 指导教师： 王虹 工作单位：信息工程学院 题 目: 离散时间系统的输入输出描述的编程实现 初始条件： 1.Matlab软件； 2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“信号与系统”、“数字信号处理 原理与实现”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”等； 3.先修课程：信号与系统、数字信号处理、Matlab应用实践及信号处理类课程等。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.课程设计时间：1周；2.课程设计内容：离散时间系统的输入输出描述的编程实现，具体包括：已知系统差分方程求任一激励下的响应、系统线性性质的分析讨论、利用卷积运算求响应等；3.本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结，按要求进行实验演示和答辩等；4.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： 目录； 与设计题目相关的理论分析、归纳和总结； 与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析； 程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结； 课程设计的心得体会（至少500字）； 参考文献（不少于5篇）； 其它必要内容等。时间安排：1周 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1 概述111 离散时间信号及MATLAB实现11.1.1离散时间信号11.1.2离散时间信号的MATLAB表示11.1.3常用的典型序列12设计要求33 理论分析33.1差分方程MATLAB实现33.2系统的线性性质验证43.3直接卷积原理44程序设计与结果仿真54.1题一54.1.1原理分析54.1.2程序代码与结果54.2题二 序列的相乘、相加104.2.1理论分析104.2.2 程序代码与结果114.3题三134.3.1 理论分析134.3.2 程序代码与结果145.心得体会16参考文献17本科生课程设计成绩评定表171 概述 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 随着其功能的日益完善，MATLAB 已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大型软件。在国外高校， MATLAB 已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB 被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程界，MATLAB 一定会盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在 MATLAB 里找到合适的功能。 另一方面，正如同 FORTRAN 和 C 等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一 样,被称作为第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB 用更直观的，符合人们思维习惯的代码,代替了C 和 FORTRAN 语言的冗长代码,给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。使得其迅速普及，并显示出旺盛的生命力。11 离散时间信号及MATLAB实现1.1.1离散时间信号在离散时间系统中，信号要用序列来表示，其特点是时间离散，幅值连续。离散时间信号通常由对连续时间信号进行抽样获得。离散时间信号表示方法有3种：列表法、函数表示法、线图法。1.1.2离散时间信号的MATLAB表示表示一个序列要用两个元素：样值和位置。在MATLAB中用样值向量和位置向量来表示一个序列，要求两个向量长度相等。例如x(n)=5,6,7,80,3,其MATLAB产生语句为：n=0:3；X=5,6,7,8。1.1.3常用的典型序列（1）单位阶跃序列单位阶跃序列定义如下， 在MATLAB中，可以用逻辑关系表达式产生，在区间n1,n2范围内，其产生方式为:n=n1:n2;x=(n-n0)=0)。具体代码如下：function x,n=stepseq(n1,n2,n0) n=n1:n2; x=(n-n0)=0;x,n=stepseq(-2,8,2); %调用该函数 stem(n,x); %绘制函数图像同理，单位采样序列的产生方法如下：function x,n=impseq(n1,n2,n0) n=n1:n2; x=(n-n0)=0;调用该函数x,n=impseq(-2,8,2);stem(n,x)（2）矩形序列矩形序列定义如下：-=其中，N为矩形序列的长度。在MATLAB中，可以用逻辑关系表达式产生，其产生方式为：x=(n-n1)=0)&(n-n2)=0)&(n-n2)=0);x,n=jx(-2,8,2);stem(n,x)（3）实指数序列实指数序列定义为x(n)=an,-n+,式中a为实数。当n=0)&(n Nx=20;Nh=10;m=5; %设定Nx，Nh和位移值mn=0:Nx-1;x1=(0.9).n; %产生x1(n)x2=zeros(1,Nx+m);for k=m+1:m+Nx %产生x2(n)x2(k)=x1(k-m);endnh=0:Nh-1;h1=ones(1,Nh); %产生h1(n)h2=h1; %产生h2(n)y1=conv(x1,h1); %计算y1(n)=x1(n)*h1(n)y2=conv(x2,h2); %计算y2(n)=x2(n)*h2(n)subplot(321),stem(x1,.)ylabel(x1)title（电信1306胡容）subplot(323),stem(h1,.)ylabel(h1)title（电信1306胡容）subplot(325),stem(y1,.)title（电信1306胡容）subplot(322),stem(x2,.)ylabel(x2)title（电信1306胡容）subplot(324),stem(h2,.)ylabel(h2)title（电信1306胡容）subplot(326)stem(y2,.)ylabel(y2)title（电信1306胡容）运行结果如图4.8所示图4.8 序列卷积结果图5.心得体会在前几次课设和实验中我们就认识到了Matlab的强大功能，本次信号分析与处理次课程设计也是利用它完成的。Matlab作为一个功能强大，运算效率相当高的数学工具软件，经过了多年发展，目前几乎可以解决科学计算中的任何问题。作为一种以数组与矩阵为核心的处理工具，Matlab还具有与高级语言相似的编程特性，在可视化方面，Matlab提供了图形用户界面，使得用户可以进行可视化编程。可以这么说，Matlab把数据结构、编程特性与图形用户界面完美的结合在一起。 这次的课程设计运用了很多以前课堂中学习到的理论知识，使我对数字信号处理方面的知识有了进一步的加深。如验证系统的线性性质，卷积的运算。通过这次课程设计，我以前学习到的理论知识得到了进一步的了解和深入，我想这就是理论与实践相结合的作用吧！单独的理论学习是比较枯燥的，这种模式不仅加深了我们的知识，而且增强了我们的动手能力，整个的过程中，也非常的有趣，使我对数字信号处理的兴趣大大提高。 对于我们电子信息工程专业而言，数字信号处理是一门很重要的学科，它要求在一定的理解和计算的基础上掌握其内容，领悟其要旨。通过课程设计的学习，可以在掌握一定的理论知识的基础上通过实践加深理解，使得理论知识的学习在实践之中得到升华。对于我个人来说，这是一次很好的学习和实践的机会。Matlab有很多的库函数，这为我们开发学习提供了一个非常方便的平台。同时，我们可以根据自己的需要，建立新的函数，然后储存起来，方便以后的使用。 课程设计，让我们学会了思考问题，不单单是依靠课本知识，还需要联系实际，理论需要结合实践才能发挥最大的作用。我们在课程设计的过程中，发现问题，并找出问题的原因，还需要自己动手将问题解决，这极大的调动了我们的积极性，扩展了我们的思维，对待出现的问题，我们学会了不逃避，而是努力将其解决，这对我们今后的学习生活有着重大影响。参考文献1薛山.MATLAB基础教程.北京：清华大学出版社,20112 艾冬梅编. MATLAB与数学实验M.北京：机械公业出版社，2010 3高会生.MATLAB实用教程.北京：电子工业出版社，20114 王正盛编. MATLAB与科学计算M.北京：国防工业出版社，2011 5张琨.MATLAB2010从入门到精通.北京：电子工业出版社，2011本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日